KR101023137B1 - 광전 혼합 커넥터를 이용한 광전배선 기판 연결장치 - Google Patents

광전 혼합 커넥터를 이용한 광전배선 기판 연결장치 Download PDF

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KR101023137B1
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    • H01R12/79—Coupling devices for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures connecting to rigid printed circuits or like structures

Abstract

본 발명은 광전 혼합 커넥터를 이용한 광전배선 기판 연결장치에 관한 것으로, 광전배선 기판과 또 다른 광전배선 기판을 연결하여 저속 및 고속 신호를 송수신하기 위하여 광전 혼합 커넥터를 광전배선 기판에 장착하고, 광도파로 또는 광섬유, 및 전기배선만으로 형성된 기판을 광전 혼합 커넥터에 장착하여 신호를 송수신한다.
본 발명에 의하면 기존의 광전배선 기판 내에 형성되는 미러면을 내장하지 않고 광전 혼합 커넥터를 사용함에 따라 단가를 절감하고, 모든 부품이 표면 실장 공정에 적합하게 설계되어 대량 생산이 가능하며, 휴대 단말기의 힌지 부분 또는 팩스, 하드 디스크 등의 고속 데이터 연결부에 다양하게 적용될 수 있다.
광전 혼합 커넥터, 기판 연결, 광 SMD 소자

Description

광전 혼합 커넥터를 이용한 광전배선 기판 연결장치{optical-electro wiring borad interconnection device using electro-optic hybrid connector}
본 발명은 광전 배선 기판을 연결하여 저속 및 고속의 신호를 전송하며, 대량 생산이 가능하여 설계의 자유도를 향상시킨 광전 혼합 커넥터를 이용한 광전배선 기판 연결장치에 관한 것이다.
현재 사용되는 광전 배선 기판(100)은 도 1에서와 같이 기판(100) 내부 또는 상부에 발광 소자(102) 및 수광 소자(104)를 형성하고 기판 내부의 광도파로(또는 광섬유)(106)를 형성하여 제작한다.
그리고, 이렇게 제작된 광전 배선 기판(100)에 신호를 송수신하기 위하여 광도파로(106)의 양 단면에 45도 미러를 형성하고, 도시되지는 않았지만, 광전 배선 기판(100)의 하부에 전기 배선을 형성하다.
하지만, 광전 배선 기판을 사용하여 또 다른 두 개의 광전 배선 기판을 연결하고자 할 경우에는 연결의 목적으로 사용되는 광전 배선 기판(광전 배선 기판) 내 부의 정확한 위치에 45도 미러 및 광도파로가 형성되어야 하기 때문에 그 작업성이 매우 복잡하고 어려우며 공정 비용이 많이 소요되는 문제가 발생한다.
또한, 연결의 목적으로 설계되는 기판은 연결하고자 하는 두 개의 기판에 형성된 광도파로, 미러, 및 전기 배선의 위치에 따라 다양하게 설계되며, 설계자에 따라 다양한 형태로 형성됨으로써 미러의 위치 및 형성 방향에 따라 설계의 제약을 가져옴과 동시에 대량생산이 불가능한 문제가 있다.
본 발명의 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 광전 배선 기판의 연결을 위한 연결용 기판 내의 45도 미러 및 광소자를 배제하여 설계의 자유도를 향상시키고, 전기 신호 및 광신호를 송수신하기 위한 별도의 광전 혼합 커넥터를 형성하여 대량 생산 및 공정 과정의 단순화를 통해 패키지 비용을 절감시키는 광전배선 기판 연결장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광전 혼합 커넥터를 이용한 광전배선 기판 연결장치는, 광소자가 존재하지 않는 연결용 기판과 특정형태로 구조화되어 대량생산이 가능한 광전 혼합 커넥터를 사용하여 광전 배선 기판 사이에 전기 신호와 광신호가 송수신 될 수 있도록 연결할 수 있다.
본 발명은 적어도 두 개 이상의 광전배선 기판을 연결하는 광전배선 기판 연결장치에 있어서, 광전배선 기판을 전기적 또는 기계적으로 연결하여 전기배선, 및 광섬유 또는 광도파로를 포함하는 연결용 기판을 포함하고, 상기 연결용 기판의 양단과 결합되고, 광 표면 실장 소자와 정렬되어 상기 광전배선 기판에서 발생한 전기 신호 및 광신호를 송수신하는 광전 혼합 커넥터를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 연결용 기판은 제 2고정자 정렬부 및 멈춤자를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 광전 혼합 커넥터는 꺾어지는 홀로 형성되며, 상기 홀의 일단에는 상기 연결용 기판의 일단이 인입되고, 타단은 상기 광 표면 실장 소자와 정렬하는 기판 인입부를 포함하고, 상기 기판 인입부의 꺾어지는 부분에 형성되어, 광신호의 흐름을 변경하는 미러를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 기판 인입부에 연결용 기판이 인입될 때, 연결용 기판을 고정하는 제 1고정자 정렬부를 포함하고, 상기 연결용 기판으로 연결되는 제 1기판과 제 2기판의 전기적 신호를 송수신하며, 일단은 상기 제 1기판 또는 제 2기판의 전기 배선과 연결되고, 타단은 상기 기판 인입부 내부에 형성되는 전기 리드부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제 1고정자 정렬부 및 제 2고정자 정렬부는 홀, 홈, 또는 돌기로 형성되며, 고정자와 결합될 수 있다.
본 발명에서 상기 고정자는 상기 광전 혼합 커넥터와 일체형 또는 분리형으로 형성될 수 있다.
본 발명에서 상기 고정자가 광전 혼합 커넥터 일체형일 경우에는 스프링 핀 또는 볼로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 광전 혼합 커넥터의 기판 인입부의 제 1정렬용 가이드부와 정렬하는 제 2정렬용 가이드부, 하나 이상의 광소자 칩, 몰드 형태의 렌즈, 및 후면 전극을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 광전 혼합 커넥터를 사용함에 따라 전기 신호와 광신호를 동시에 전송할 수 있으며, 광전 혼합 커넥터에 결합되는 연결용 기판에 미러를 배제하여 설계 자유도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 광 표면실장형(SMD) 소자를 사용하여 광전 혼합 커넥터와 수동 정렬이 가능하고 핸들링이 쉬운 효과가 있다.
그리고, 표면실장기술(SMT) 공정을 통해 광전 혼합 커넥터 및 광 SMD 소자를 단일 SMT 공정으로 조립함에 따라 패키징 조립 비용을 절감할 수 있으며, 대량생산이 가능한 효과가 있다.
게다가, 광전 배선 기판 연결장치는 연결용 기판과 광전 혼합 커넥터로 형성하여 연결장치 전체의 결합, 분리, 부품 교체 등이 용이한 효과가 있다.
본 발명에서는 광전 배선 기판의 연결에 사용되는 연결용 기판의 공정 과정을 단순화하여 공정 단가를 절감시키고, 기판 설계자의 설계 자유도를 향상시키시 위해 기존 광전 배선 기판에 형성되는 45도 미러 및 광소자를 형성하지 않고, 전기배선 및 광도파로(또는 광섬유)만으로 연결용 기판을 형성한다. 그리고, 연결용 기판의 광신호 및 전기 신호의 송수신을 위해 특정 형태로 구조화되어 저렴한 원가로 대량생산이 가능한 광전 혼합 컨텍터를 제작하여, 연결용 기판과 연결함으로써 광전 배선 기판 연결장치를 형성한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전 배선 기판 연결장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 광전 배선 기판인 제 1기판(210)과 제 2기판(220)을 연결하는 연결장치에 대한 도면으로, 각각의 기판(210, 220)에 광전 혼합 커넥터(230)를 형성하고, 각각의 광전 혼합 커넥터(230)를 연결용 기판(240)을 통해 연결한다.
제 1기판(210)에서 발생한 신호 즉, 저속의 디지털 신호 또는 아날로그 신호는 연결용 기판(240)의 전기 배선을 통해 제 2기판(220)으로 전달되고, 고속의 디지털 신호 또는 고속 아날로그 신호는 연결용 기판(240)의 광 도파로 또는 광섬유를 통해 제 2기판(220)으로 전달된다.
그리고, 위의 방법을 역으로 이용하면 제 2기판(220)에서 발생한 신호를 제 1기판(210)으로 전달할 수 있으며, 도면에서는 두개의 기판(210, 220)을 사용한 경우만 도시하였으나 이에 한정하지 않고, 다수개의 기판에 광전 혼합 커넥터(230)를 각각 형성하고, 그 사이를 다수의 연결용 기판(240)으로 연결하면 복수개의 기판을 연결할 수 있다.
특히, 연결용 기판 내부에는 광소자(광검출기 또는 광원칩) 및 45도 미러면 등이 내장되어 있지 않기 때문에 연성 기판으로 형성할 수 있으며, 이에 의해 휴대 단말기의 힌지 부분, 및 팩스 또는 하드 디스크 등의 고속 데이터 연결부 등 다양하게 응용하여 사용할 수 있다.
이하, 광전 혼합 커넥터(230) 및 연결용 기판(240)에 대한 자세한 내용은 하기의 도 3a, 도 3b, 및 도 4를 참조한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전 혼합 커넥터를 나타낸 도면으로, 도 3a는 광전 혼합 커넥터의 외부 도면이고, 도 3b는 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 광전 혼합 커넥터(230)는 연결용 기판이 삽입되는 기판 인입구(231)와 연결용 기판을 고정하는 고정자(236)를 포함하며, 광전 혼합 커넥터(230)가 장착되는 기판의 전기 배선과 연결용 기판의 전기 배선을 연결하는 전기 리드부(232)를 포함한다.
도 3b를 참조하면, 광전 혼합 커넥터(230)는 기판 인입부(231), 전기 리드부(232), 45도 미러(233), 제 1정렬용 가이드부(234), 및 제 1고정자 정렬부(235)를 포함한다.
기판 인입부(231)는 연결용 기판이 삽입될 수 있도록 홀로 형성되어 있으며, 더욱 정확하게 'ㄱ'자 형태로 구부러진 형태를 나타내는 꺾어지는 홀로 형성된다.
기판 인입부(231)의 꺾어진 부분에는 45도 미러(233)를 형성되어 연결용 기판(미도시)으로부터 수신되는 광신호의 신호 각도를 변경하여 하부에 형성되는 광 SMD 소자(미도시)로 전송하거나, 광 SMD 소자로부터 송신되는 광신호의 신호 각도를 변경하여 연결용 기판(미도시)의 광도파로(또는 광섬유)로 전송한다.
이때, 광신호의 신호 각도의 변화를 90°로 하기 위해 45도 미러를 사용하고 'ㄱ' 자 형태 홀로 이루어진 기판 인입부를 사용하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 광신호의 각도변화에 따라 사용되는 미러 및 기판 인입부의 형태를 변경할 수 있다.
기판 인입부(231)에서 꺾어지기 전 평평한 부분에 연결용 기판(미도시)이 장착되며, 제 1고정자 정렬부(235)로 연결용 기판 삽입 정도를 제한하여 고정한다.
이때, 제 1고정자 정렬부(235)는 홀, 홈 또는 돌기로 형성될 수 있으며, 홀로 형성될 경우에는 도 3a의 고정자(236)를 사용하여 연결용 기판(미도시)에 형성되는 홀과 함께 고정한다.
제 1고정자 정렬부(235)가 홈으로 형성될 경우에는 연결용 기판(미도시)의 홈과 대응하는 돌기를 형성하고, 제 1고정자 정렬부(235)를 돌기로 형성할 경우에는 연결용 기판(미도시)에 대응하는 홈을 형성한다.
그리고, 제 1고정자 정렬부(235)가 돌기로 형성될 경우에는 스프링 돌기로 형성하여 제 1고정자 정렬부(235)에 의해 연결용 기판(미도시)이 정확한 위치에 장착될 수 있도록 한다.
제 1고정자 정렬부(235)에 따라 연결용 기판이 광전 혼합 커넥터에 결합하는 내용은 도 6a 내지 도 6b를 참조한다.
기판 인입부(231)의 꺾어지기 전 평평한 부분의 하부에 전기 리드부(232)를 형성하여 연결용 기판(미도시)이 삽입되었을 경우에 연결용 기판(미도시)의 전기 배선과 광전 혼합 커넥터(230)가 형성된 기판의 전기 배선을 전기적으로 연결한다.
기판 인입부(231)의 꺾어진 다음의 아랫부분 즉, 광전 혼합 커넥터(230)가 형성되는 기판과 기판 인입부(231)가 맞닫는 부분에는 광 SMD 소자가 형성됨으로 기판 인입부(231)의 측면에 제 1정렬용 가이드부(234)를 형성하여 광 SMD 소자와 광전 혼합 커넥터(230)를 정렬한다.
제 1정렬용 가이드부(234)는 광 SMD 소자와 광전 혼합 커넥터(230)를 수동 정렬시킬 수 있으며, 홈 또는 돌기의 형태로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전 혼합 커넥터와 결합되는 기판을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 위의 도 3a 및 도 3b의 광전 혼합 커넥터의 기판 인입부에 삽입되는 연결용 기판(240)을 나타낸 것으로, 기존의 광전 배선 기판 제작시 공정의 어려움 및 대량 생산을 불가능하게 했던 45도 미러 및 광소자를 제외하고 광도파로(또는 광섬유)(243)와 전기 배선(242)만으로 연결용 기판(240)을 형성한다.
전기 배선(242)은 연결용 기판의 하면에 형성되어 광전 혼합 커넥터의 기판 인입부에 장착되었을 경우 전기 리드부와 연결되고, 광도파로(243)는 기판의 내부 또는 상부에 형성하여 광전 혼합 커넥터의 기판 인입부에 장착되었을 경우 광도파로(243)를 통과하는 광신호가 미러를 통해 반사되어 광 SMD 소자와 송수신한다.
즉, 연결용 기판(240)의 끝단면은 외부 광(광 SMD 소자에 의한 신호)과의 결 합이 용이하도록 광도파로(243)의 일단을 밖으로 노출시켜 형성한다.
그리고, 연결용 기판(240)이 광전 혼합 커넥터의 기판 인입부에 장착될,때 정확한 위치에 장착되어 고정될 수 있도록 멈춤자(stopper,244) 및 제 2고정자 정렬부(245)를 기판의 양쪽에 형성한다.
연결용 기판(240)은 내부에 정밀한 소자가 없기 때문에 대량 생산이 가능하며, 공정 과정이 단순하고, 공정 비용이 저렴한 효과가 있다. 또한, 연성 기판으로 형성할 경우에는 휴대 단말기의 힌지 부분 및 팩스나 하드 디스크의 고속 데이터 연결부에 다양하게 적용할 수 있다.
그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 연결용 기판에는 여러 종류의 SMD 소자가 형성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 SMD 소자를 나타낸 도면으로서, 광전 배선 기판(도 2의 210 또는 220)에 실장되는 소자를 나타낸다.
광 SMD(Surface Mount Device, 표면실장소자, 250)는 광원 및 광 검출기 등을 포함하는 광소자 칩(252)을 하나 또는 다수 개 포함하며, 광소자 칩(252)을 중심으로 몰드 형태의 렌즈(253) 및 제 2정렬용 가이드(254)를 포함한다. 그리고, 후면에 전극(251)을 배치한다.
이때, 몰드 형태의 렌즈(253)는 경우에 따라 형성하지 않을 수도 있으며, 제 2정렬용 가이드부(254)는 광전 혼합 커넥터의 제 1정렬용 가이드부와 대응되는 형태로 형성된다.
그리고, 도면에서는 도 3a 및 도 3b의 광전 혼합 커넥터와 도 5의 광 SMD 소자를 따로 형성하였으나, 두 개를 일체형으로 제작할 수도 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전 혼합 커넥터와 기판이 결합되는 모습을 나타낸 도면이다.
광 SMD 소자(250)는 광전 혼합 커넥터(230)의 제 1정렬용 가이드부(234)와 정렬시켜 결합시킨 후 제 1기판(210) 또는 제 2기판(220)에 광전 혼합 커넥터(230)와 함께 SMT(Surface mount technology; 표면실장기술) 공정을 수행하여 동시에 부착한다.
이에 따라 SMT 공정 후에도 광 SMD 소자(250)와 광전 혼합 커넥터(230) 사이의 광축은 바뀜이 없이 고정되어 정렬됨으로서 공정에 의한 불량 발생 확률이 매우 낮다. 만약, 부품의 불량이 발생하였을 경우에는 솔더를 녹여 쉽게 재작업할 수 있으며 부품을 용이하게 교체할 수 있다.
SMT 공정이 완료된 이후 연결용 기판을 기판 인입구에 장착하는데, 연결용 기판을 기판 인입구에 삽입하고 일정 위치에 도달하면 연결용 기판의 멈춤자에 의해 1차 정렬되고, 고정자(236)를 통해 2자 고정함으로써 확실히 정렬 고정한다(도 6a 참조).
그리고, 고정자를 사용하지 않을 경우 기판 인입구 내부에 제 1고정자 정렬부가 스피링 돌기로 형성하여 연결용 기판을 정렬 고정할 수 있다(도 6b참조).
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 종래에 사용되는 광전배선 기판을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전 배선 기판 연결장치를 나타낸 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전 혼합 커넥터를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전 혼합 커넥터와 결합되는 기판을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 SMD 소자를 나타낸 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전 혼합 커넥터와 기판이 결합되는 모습을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광전배선기판 102 : 발광 소자
104 : 수광 소자 106, 243 : 광도파로(또는 광섬유)
210 : 제 1기판 220 : 제 2기판
230 : 광전 혼합 커넥터 231 : 기판 인입구
232 : 전기 리드부 233 : 45도 미러
234 : 제 1정렬용 가이드부 235 : 제 1고정자 정렬부
236 : 고정자 240 : 연결용 기판
242 : 전기 배선 244 : 멈춤자(stopper)
245 : 제 2고정자 정렬부 250 : 광 SMD 소자
251 : 전극 252 : 광소자 칩
253 : 렌즈 254 : 제 2정렬용 가이드부

Claims (7)

  1. 적어도 두 개 이상의 광전배선 기판을 연결하는 광전배선 기판 연결장치에 있어서,
    광전배선 기판을 전기적 또는 기계적으로 연결하여 전기배선, 및 광섬유 또는 광도파로를 포함하고, 광전 혼합 커넥터에 장착시 정확한 위치에 장착되어 고정될 수 있도록 하는 제 2고정자 정렬부 및 멈춤자를 구비하는 연결용 기판; 및
    상기 연결용 기판의 양단과 결합되고, 광 표면 실장 소자와 정렬되어 상기 광전배선 기판에서 발생한 전기 신호 및 광신호를 송수신하는 광전 혼합 커넥터를 포함하되,
    상기 광전 혼합 커넥터는,
    그 단면이 ‘ㄱ’자 형상의 꺾어지는 홀로 형성되며, 상기 홀의 일단에는 상기 연결용 기판의 일단이 인입되고, 타단은 상기 광 표면 실장 소자와 정렬하는 기판 인입부;
    상기 기판 인입부의 ‘ㄱ’자 형상의 꺾어지는 부분에 형성되어, 광신호의 흐름을 변경하는 미러;
    상기 기판 인입부에 연결용 기판이 인입될 때, 연결용 기판을 고정하는 제 1고정자 정렬부; 및
    상기 연결용 기판으로 연결되는 제 1기판과 제 2기판의 전기적 신호를 송수신하며, 일단은 상기 제 1기판 또는 제 2기판의 전기 배선과 연결되고, 타단은 상기 기판 인입부 내부에 형성되는 전기 리드부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전배선 기판 연결장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1고정자 정렬부 및 제 2고정자 정렬부는 홀, 홈, 또는 돌기로 형성되며, 고정자와 결합되는 것을 특징으로 하는 광전배선 기판 연결장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 고정자는 상기 광전 혼합 커넥터와 일체형 또는 분리형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전배선 기판 연결장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 고정자가 광전 혼합 커넥터 일체형일 경우에는 스프링 핀 또는 볼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전배선 기판 연결장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 광 표면 실장 소자는,
    상기 광전 혼합 커넥터의 기판 인입부의 제 1정렬용 가이드부와 정렬하는 제 2정렬용 가이드부, 하나 이상의 광소자 칩, 몰드 형태의 렌즈, 및 후면 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전배선 기판 연결장치.
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